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(共26张PPT)
2.2.2 化学平衡常数与平衡转化率
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：
宏观层面：通过分析不同起始浓度下反应达到平衡时各物质浓度的关系，归纳出平衡常数的宏观规律，建立 “浓度比值恒定→平衡特征” 的认知关联。
微观层面：从正逆反应速率相等的动态平衡本质出发，理解平衡常数是微观粒子有效碰撞频率在宏观上的定量体现，形成 “微观速率平衡→宏观浓度常数” 的分析路径。
2.变化观念与平衡思想：
定量平衡观念：认识平衡常数（K）是温度的函数，理解 K 值大小反映反应进行的程度，建立 “温度改变→K 改变→平衡移动” 的动态思维。
守恒与转化思想：通过平衡转化率（α）的计算，体会 “物质转化遵循质量守恒” 的规律，结合 K 与 α 的相互换算，构建 “平衡常数→转化率→生产效率” 的应用模型。
3.科学态度与社会责任：
数据分析能力：在处理平衡浓度数据时，培养严谨的计算习惯和误差分析能力，通过 K 的实验测定体验 “理论推导→实验验证” 的科学方法。
学习重难点
学习重点
1.化学平衡常数的表达式与意义：掌握 K 的书写规则，理解 K 只受温度影响，能通过 K 判断反应进行的程度和方向。
2.平衡转化率的计算：能根据平衡浓度计算 α，理解 α 与起始浓度、温度、压强的关系。
学习难点
1.平衡常数的温度依赖性：从焓变（ΔH）角度理解 “吸热反应升温 K 增大，放热反应升温 K 减小” 的本质，突破 “K 与浓度无关” 的认知障碍。
2.K 与 α 的综合应用：能结合 K 进行复杂体系的转化率计算，避免混淆 “K 的数值” 与 “转化率的百分数”。
化学平衡常数
PART 01
1.浓度商的概念与表达式
在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？在457.6℃时反应体系I2(g) + H2(g) 2HI(g)中各物质的浓度如图所示
序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时
c0(H2) c0(I2) c0(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 48.37
2 0.01228 0.009964 0 0.003841 0.00125 0.01687 48.62
3 0.01201 0.008403 0.0 0.004580 0.0009733 0.01486 49.54
4 0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 48.49
5 0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 48.70
6 0 0 0.03777 0.004213 0.004213 0.02934 48.50
平均值 48.70
从正反应开始
从逆反应开始
计算公式
几乎相等
（1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定，
的值 。
1.浓度商的概念与表达式
化学平衡状态时浓度数据分析：
（2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，
的值也 。
近似相等
近似相等
（3）分析上表数据可知，该反应在457.6℃达到平衡时，
是一个 。
常数
1.浓度商的概念与表达式
（1）浓度商的概念
在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Qc表示。
（2）浓度商的表达式
对于可逆反应： mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
浓度商Qc ＝
2.化学平衡常数的定义及表达式
定义：
在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度化学计量数次幂之积与反应物浓度化学计量数次幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。
表达式：
对于一般的可逆反应 在一定温度下达到平衡常数时，
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
平衡常数 K=
PS：固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。液态水不能代入平衡常数表达式；气态水需要代入平衡常数表达式。
3.化学平衡常数表达式和任意时刻浓度熵的区别
K=
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
化学平衡常数：
浓度商：
c 为平衡浓度
c 为任一时刻浓度
①在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，是在一定温度下，可逆反应达到平衡时的浓度商。
②当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。
4.化学平衡常数与化学方程式书写方式的关系
（1）若化学方程式中各物质的化学计量数同时扩大为原来的n倍或缩小为原来的1/n，则平衡常数会变为原来的n或1/n次幂。
如：合成氨反应，若写成N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，则平衡常数K=
若写成1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)，则平衡常数K1=
这里K=K12
c2(NH3)
c(N2)·c3(H2)
c(NH3)
c1/2(N2)·c3/2(H2)
（2）对于同一可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，即K正=1/K逆
（3）两个反应的化学方程式相加或相减得到的新化学方程式，其平衡常数是两个反应的平衡常数的乘积或商。
4.影响化学平衡常数的因素
化学方程式 平衡常数 ( K )
F2(g) + H2(g) 2HF(g) 6.5 ×1095
Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g) 2.57 ×1033
Br2(g) + H2(g) 2HBr(g) 1.91 ×1019
I2(g) + H2(g) 2HI(g) 8.67 ×102
结论：平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关。（内因）
25 ℃ 时，生成卤化氢反应的平衡常数
4.影响化学平衡常数的因素
序号 起始浓度(×10-2 mol·L-1) 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃
1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867
2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867
3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867
4 0 0 1.520 48.48 54.10 867
5 0 0 1.287 48.71 54.42 867
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
在容积不变的密闭容器中发生反应：
结论：平衡常数不受浓度的影响，受温度影响。（外因）
5.化学平衡常数的意义
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值。
化学平衡常数只反映化学反应可能进行的程度，不表示化学反应速率，
即K越大，化学反应速率不一定越大。
（1）K值越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大。一般来说，对于同类型的化学反应，K≥105时可认为该反应进行得基本完全了。
（2）K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。同样地，K ≤10-5则认为这个反应很难进行。
6.化学平衡常数的应用
对于一般的可逆反应 ，在任意时刻的浓度商Q为：
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
Q＜K ，反应向正方向进行
Q＝K ，反应处于平衡状态
Q＞K ，反应向逆方向进行
（1）判断反应进行的方向
6.化学平衡常数的应用
（2）判断可逆反应的热效应
在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。
若升高温度，K增大，正反应是吸热反应；
若升高温度，K减小，正反应是放热反应。
例：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数与温度的关系如表所示，可以判断该可逆反应的正方向是______反应。
温度 623K 698K 763K
平衡常数 66.9 54.4 45.9
放热
化学平衡常数的有关计算
PART 02
1.平衡转化率
例：在某温度下，将H2和I2各0.10 mol气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080 mol/L
(1)求该反应的平衡常数和 H2的转化率；
(2)在上述温度下，该容器中若通入 H2 和 I2 蒸气各 0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度和H2的转化率。
已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率
知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率
巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量n或c为x。
1.平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
平衡时已转化的某反应物A的量与转化前（初始时）该反应物的量之比，为A 的平衡转化率（该条件最大转化率），可表示为：
1.平衡转化率
平衡时A的体积分数：φ(A)＝
平衡时和开始时压强之比： ＝
生成物产率＝×100%
×100%
＝
1.平衡转化率
K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大
K
=
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
化学方程式 平衡常数 K
F2+H2 === 2HF 6.5×1095
Cl2+H2 === 2HCl 2.57×1033
Br2+H2 === 2HBr 1.91×1019
I2+H2 2HI 8.67×102
K 值越大，说明平衡体系中生成物的比例越大，正反应进行的程度越大 ，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大。
2.压强平衡常数Kp
一定温度下，气相反应：aA(g)＋bB(g)　　cC(g)＋dD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示。
混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，即pB＝p总×
分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，
即p总＝pA＋pB＋pC＋…
随堂测试
1.在相同的温度下，已知反应：
①N2(g)+O2(g) 2NO(g) K=3.84×10-31
②2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 K=3.1×1026
则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（ ）
A.①＞② B.①＜②
C.① ＝② D.不能确定
B
随堂测试
2.已知450℃时，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的K=50，由此推测在450 ℃时，反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为（ ）
A.50
B. 0.02
C.100
D.无法确定
B
随堂测试
3．对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下：
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g) B(g)＋C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)＋C(g) D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g) D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是(　　 )
A．K3＝K1＋K2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快
D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变
B
随堂测试
4.五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂，可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到：PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)△H=-93.0kJ/mol。某温度下，在2.0L密闭容器中充入1.0molPCl3和0.5molCl2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示，下列说法不正确的是
A．0～150s内，PCl3的反应速率为0.0012mol/(L s)
B．反应至250s，该反应放出的热量为37.2kJ
C．该温度下，此反应的化学平衡常数数值为40/3
D．在此温度下，该密闭容器中若初始充入1.0molPCl3、1molCl2、2.0molPCl5，则应向逆反应方向进行
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.21 0.36 0.40 0.40
D
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